با گسترش ساخت وسازهای شهری، چالش های جدیدی برای گود برداری و پایدارسازی در گود برداری های عمیق مطرح شده اند. یکی از عوامل موثر در طراحی ایمن و اقتصادی سازه های نگهبان،پدیده قوس شدگی خاک است. با در نظر گرفتن این پدیده می توان هزینه های ساخت سازه ی نگهبان راکاهش داد. درگام اول به منظور بررسی پارامترهای موثر در قوس شدگی خاک در سازه های نگهبان مرکب از شمع های فولادی از نوع و مهارهای فولادی، از نرم افزار جهت مدلسازی عددی سه بعدی استفاده شده است. برای مقایسه بهتر نتایج، شرایط بارگذاری خارجی و مشخصات فنی المان های سازه ای یکسان فرض شده است. برای تعیین محدوده پارامترهای موثر در خاک های ریزدانه(cl-ml) تا درشت دانه (sc-sm) ، از مشخصات خاک ایستگاه های تا خط 2 قطار شهری مشهد، با مدل رفتاری خاک سخت شونده (hs) استفاده شد. مدلسازی با فاصله افقی و قائم 2 متر آغاز شده و تا فاصله ی 4 متر افزایش یافت. سپس به ارتباط بین ضریب ایمنی و قوس شدگی پرداخته شد. به منظور ارائه یک مدل پیش بینی، 5 پارامتر زاویه اصطکاک داخلی خاک، چسبندگی، وزن مخصوص خاک، فاصله بین میل مهارها و مدول الاستیک باتوجه مطالعات انجام شده انتخاب شد وبه جز پارامتر اخیر بقیه پارامترها برای استفاده در آنالیز رگرسیون چندگانه و مدلسازی توسط شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بهترین مدل رگرسیونی که می توان ارائه داد، همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده برابر94% است. همچنین ضریب همبستگی 99% بدست آمده از شبکه عصبی نشان داد که شبکه ی عصبی ابزار قدرتمندتری در شناخت روابط بین متغیرها و پیش بینی ضریب ایمنی است.